W obliczu zagrożeń środowiskowych pilnie potrzebujemy skutecznych rozwiązań. Nasza najnowsza propozycja skupia się na przełomowym podejściu — jednoczesnym opracowaniu unikalnego fotokatalizatora z włókna węglowego TiO2 i dostosowanego do indywidualnych potrzeb źródła światła LED. To równoległe podejście zwiększa skuteczność usuwania zanieczyszczeń, zwłaszcza sulfametoksazolu, w wielu cyklach. Ponadto jest energooszczędny i zgodny z zasadami zrównoważonego rozwoju.
W obliczu narastających zagrożeń dla środowiska naturalnego, spowodowanych głównie przez działalność człowieka, coraz bardziej pilna staje się potrzeba opracowania skutecznych metod oczyszczania wody. Dowodem na trwający problem są niedawne katastrofy ekologiczne, takie jak odkrycie ponad 100 ton martwych ryb w rzece Odrze w Polsce. Ponadto, pandemia COVID-19 ogłoszona przez Światową Organizację Zdrowia w 2020 roku stanowiła znaczące zagrożenie dla środowiska wodnego z powodu globalnego wzrostu produkcji odpadów, zwłaszcza leków, które w krótkim czasie trafiły do miejskich oczyszczalni ścieków. Jednak obecne techniki oczyszczania wody, takie jak adsorpcja i koagulacja, nie rozwiązują tego problemu, przenosząc jedynie zanieczyszczenia do innej fazy. Inne tradycyjne procesy, takie jak sedymentacja, filtracja i techniki membranowe, generują znaczne koszty operacyjne. W związku z tym rośnie potrzeba szybkiego rozwoju innowacyjnych metod oczyszczania wody. Jedną
z proponowanych metod jest fotokatalityczne oczyszczanie wody, umożliwiające usuwanie szkodliwych zanieczyszczeń, takich jak leki czy pestycydy. Niemniej jednak, pomimo badań przeprowadzonych w ciągu ostatnich kilku dekad, zastosowanie fotokatalizy w systemach oczyszczania wody nadal jest bardzo ograniczone. Dlatego istotne staje się pilne opracowanie nowych ram technologicznych, które przyspieszą rozwój fotokatalitycznych metod oczyszczania wody, przełamując obecne ograniczenia.
Dlatego wychodząc naprzeciw współczesnym oczekiwaniom w prezentowanej publikacji zaproponowano nowatorskie podejście skupiające się na równoległym rozwoju materiału fotokatalitycznego oraz systemu fotoreaktora. Podstawowym celem pracy było przede wszystkim wytworzenie fotokatalizatora TiO2-włókno węglowe, który dzięki swojej unikalnej trójwymiarowej strukturze, pozwolił nie tylko na łatwą separację po procesie fotokatalitycznym, ale także usprawniał kontakt pomiędzy fotokatalizatorem, a degradowanym zanieczyszczeniem – sulfametaksazolem. Jednak kluczowym elementem pracy było zaprojektowanie dostosowanego do potrzeb źródła światła LED, które wpisywało się w spektrum absorpcji fotokatalizatora. Takie równoległe podejście do rozwoju fotokatalizatora oraz źródła światła, pozwoliło na uzyskanie zwiększonej efektywności w usuwaniu sulfametaksazolu, nawet w pięciu kolejnych cyklach katalitycznych. Co ważne wspomniane rozwiązanie odznaczało niską energochłonnością, co jest niezwykle istotne mając na uwadze zasady zrównoważonego rozwoju.
Adam Kubiak, Elżbieta Gabała, Kamila Sobańska, Marcin Frankowski, Piotr Pietrzyk, Piotr Krawczyk, Michał Cegłowski: The development of novel tailor-made photocatalytic reactor for sulfamethoxazole removal: Understanding mechanism and degradation pathway, Chemical Engineering Journal (473)(2023) 10.1016/j.cej.2023.145168
